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技術 放射線照射試験用キャプセル

出願人 助川電気工業株式会社国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
発明者 鉄正章神辺須勤河村弘中道勝
出願日 1996年1月31日 (24年10ヶ月経過) 出願番号 1996-037297
公開日 1997年8月15日 (23年4ヶ月経過) 公開番号 1997-211183
状態 特許登録済
技術分野 燃料及び物質の取扱い並びに実験設備 その他の放射線取扱い
主要キーワード キャプセル 定格状態 センタリング部材 加圧管 定格運転状態 放射線束 放射線照射領域 放射線的
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この項目の情報は公開日時点(1997年8月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

試料原子炉起動時や停止時の熱的、放射線的来歴を与えず、所望の照射条件で試料の放射線試験を行うことができるようにし、照射温度照射放射線量をパラメーターとした材料の照射劣化等の解析を効率よく行うことができるようにする。

解決手段

放射線照射試験キャプセルは、筒形シリンダー4と、このシリンダー4の内面に気密に接し、且つその長手方向にスライド自在に収納された試料を収納する試料容器9と、この試料容器9により仕切られたシリンダー4の一端側と他端側との空間に差圧を生じさせるガス供給系とを有する。このガス供給系は切替バルブ22を備え、これによりシリンダー4内の差圧を形成するためのガスの供給、排出を行う。試料容器9を外筒3内に複数個収納することにより、複数の試料について同時に放射線照射試験を行うことができる。

概要

背景

原子炉等に装架される材料の放射線による照射劣化等の影響を検査するため、中性子線γ線等の放射線照射試験が行われる。このような放射線照射試験は、原子炉等の放射線が発生するところに試料を装架し、原子炉の運転中に試料に放射線を照射し、その後原子炉から試料を取り出し、その放射劣化の検査を行う等の試験がなされる。このような放射線照射試験は、試料をキャプセルと呼ばれる円筒形容器の中に収納し、原子炉等に装架する。

概要

試料に原子炉の起動時や停止時の熱的、放射線的来歴を与えず、所望の照射条件で試料の放射線試験を行うことができるようにし、照射温度照射放射線量をパラメーターとした材料の照射劣化等の解析を効率よく行うことができるようにする。

放射線照射試験用キャプセルは、筒形シリンダー4と、このシリンダー4の内面に気密に接し、且つその長手方向にスライド自在に収納された試料を収納する試料容器9と、この試料容器9により仕切られたシリンダー4の一端側と他端側との空間に差圧を生じさせるガス供給系とを有する。このガス供給系は切替バルブ22を備え、これによりシリンダー4内の差圧を形成するためのガスの供給、排出を行う。試料容器9を外筒3内に複数個収納することにより、複数の試料について同時に放射線照射試験を行うことができる。

目的

効果

実績

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請求項1

放射線照射して試験を行う試料収納する放射線照射試験キャプセルにおいて、筒形シリンダー(4)と、このシリンダー(4)の内面に気密に接し、且つその長手方向にスライド自在に収納された試料を収納する試料容器(9)と、この試料容器(9)により仕切られたシリンダー(4)の一端側と他端側との空間に差圧を生じさせるガス供給系とを有することを特徴とする放射線照射試験用キャプセル。

請求項2

試料容器(9)は外筒(3)内に収納されていることを特徴とする請求項1に記載の放射線照射試験用キャプセル。

請求項3

外筒(3)の先端部に、外筒(3)を原子炉内の所定の位置に位置決めするセンタリング部材(1)が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の放射線照射試験用キャプセル。

請求項4

試料容器(9)は外筒(3)内に複数個収納されていることを特徴とする請求項2または3に記載の放射線照射試験用キャプセル。

請求項5

ガス供給系が切替バルブ(22)を備えていることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の放射線照射試験用キャプセル。

技術分野

0001

本発明は、中性子線ガンマ線等の放射線照射試験を行うため、試料収納する放射線照射試験用キャプセルに関し、特に所望の条件で試料に放射線照射することができる放射線照射試験用キャプセルに関する。

背景技術

0002

原子炉等に装架される材料の放射線による照射劣化等の影響を検査するため、中性子線やγ線等の放射線照射試験が行われる。このような放射線照射試験は、原子炉等の放射線が発生するところに試料を装架し、原子炉の運転中に試料に放射線を照射し、その後原子炉から試料を取り出し、その放射劣化の検査を行う等の試験がなされる。このような放射線照射試験は、試料をキャプセルと呼ばれる円筒形容器の中に収納し、原子炉等に装架する。

0003

材料の放射性照射劣化は、主として材料への照射温度放射線照射量に依存する。また、放射線照射量が同じでも放射線束が異なると材料の照射劣化の度合が異なることも知られている。従って、放射線照射による試料の放射劣化を正確に解析するには、試料への放射線照射時の照射温度や照射放射線量等の照射条件を所望の条件に設定したうえで照射試験を行うことが必要である。

0004

ところが原子炉を運転した場合、原子炉の出力は運転開始の時から除々に立ち上がり、ある程度の時間を経過した後一定の出力が維持される定格状態となり、その後運転停止時に出力が除々に低下し、ある程度の時間を経過した後出力がゼロとなる。従来のキャプセルを使用した放射線照射試験では、放射線源から発生する放射線を試料にそのまま照射するため、試料は前記のような原子炉起動及び停止時の希望照射条件以外の過渡的な放射線の影響、例えばその熱的、放射線的来歴を受けてしまう。このため、所望の照射条件で放射線照射試験を行うことができず、試験結果をもとに照射温度や照射放射線量をパラメーターとした材料の照射劣化等の解析を効率よく行うことができないという課題あった。

0005

本発明では、このような従来の放射線照射試験用キャプセルの課題に鑑み、試料に原子炉の起動時や停止時の熱的、放射線的な来歴を与えず、所望の照射条件で試料の放射線試験を行うことができるようにし、照射温度や照射放射線量をパラメーターとした材料の照射劣化等の解析を効率よく行うことができるようにすることを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明では、放射線照射試験用キャプセルにおいて、試料を収納する試料容器9を遠隔操作によりシリンダー4の長手方向に強制移動させることができるようにし、もって試料を放射線非照射領域放射線照射領域との間で試料を任意に移動できるようにした。これにより放射線源側から試料に照射される放射線を随時断続することができるようにし、所望の照射パターンで放射線の照射を可能としたものである。

0007

すなわち、本考案による放射線照射試験用キャプセルは、筒形のシリンダー4と、このシリンダー4の内面に気密に接し、且つその長手方向にスライド自在に収納された試料を収納する試料容器9と、この試料容器9により仕切られたシリンダー4の一端側と他端側との空間に差圧を生じさせるガス供給系とを有することを特徴とする。

0008

この放射線照射用キャプセルでは、シリンダー4の両端側に差圧を生じさせ、その内部に収納された試料容器9を移動させることにより、試料容器9を放射線非照射領域と放射線照射領域との間で移動させることができるようになる。すなわち、ガス供給系からシリンダー4の両端側にガス送り、試料容器9をシリンダー4内でスライド移動させ、その内部の試料に放射線を照射したり遮断したりすることができる。この放射線照射パターンは、試料容器9の移動により任意に変えることができる。

0009

試料容器9は外筒3内に収納されており、この外筒3の先端部にセンタリング部材1が設けられ、これによって外筒3が原子炉内の所定の位置に位置決めされる。また、試料容器9を外筒3内に複数個収納することにより、複数の試料について同時に放射線照射試験を行うことができる。前記のガス供給系は切替バルブ22を備え、これによりシリンダー4内の差圧を形成するためのガスの供給、排出を行う。

発明を実施するための最良の形態

0010

次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について具体的且つ詳細に説明する。ステンレスパイプ等からなる外筒3と保護管31とがステンレス等からなる上部端栓20を介して中心軸が一致するよう長手方向に気密に接続されている。保護管31の上端には、テーパー継手31を介して保護管33が中心軸が一致するよう長手方向に気密に接続されており、この保護管33は保護管31より径の小さなステンレス管等からなる。

0011

外筒3の下端はステンレス等からなる下部端栓2で封止され、下部端栓2の下にはセンタリング部材1が取り付けられている。このセンタリング部材1の先端面には、原子炉等の底面から突設した支持ピン(図示せず)に嵌合し、外筒3の下端側を所定の位置に支持するための凹部が形成され、この凹部の中心軸は外筒3の中心軸と一致している。

0012

図3にも示すように、外筒3の内部の中心の周囲に3つのシリンダー4が装着されている。このシリンダー4は、両端を封止した円筒形のもので、その両端にソケット7、11が設けられている。このソケット7、11の対向する内端面には凹部が形成されている。このシリンダー4の内部に試料容器9がスライド自在に収納されている。この試料容器9は両端を閉じた円筒形の容器で、両端から中心軸の延長方向ピン5、10が突設されている。また、この試料容器9の両端側の外周部にリング状のシール部材28(図2参照)が嵌め込まれ、これによりシリンダー4の内面との接触部の気密性が確保されている。

0013

外筒3の内面とシリンダー4との間の空間にはヒーター6が装着されており、このヒーター6により、シリンダー4内の試料容器9に収納した試料を所要の温度に加熱することができる。前記シリンダー4の上下両端に各々加圧管23、24が接続されている。この加圧管23、24は、フィルター27及び切替バルブ22を介して図1において図示してないガス供給源に接続されている。図4は、保護管31の下部の断面である。これらフィルター27や切替バルブ22は、前記の保護管31内に収納され、図1に示されたように、加圧管23、24は外筒3と保護管31とを仕切る上部端栓20を貫通して外筒3側に収納されたシリンダー4の上下両端に各々接続されている。加圧管23、24は保護管33から引き出され、ガス供給源に接続される。また、切替バルブ22と制御器との接続、或はヒーター6と電源との接続もまた、それらのリード線を保護管33から引き出すことにより行われる。

0014

図2は、各シリンダー4へのガス供給配管系の接続を示す模式図である。He、Ar等の不活性ガスを供給するガス供給源25、26からフィルター27を介して電磁バルブ等からなる切替バルブ22、22が接続され、これら切替バルブ22、22を経て加圧管23、24がシリンダー4の下端側と上端側とに各々接続されている。このような接続により、切替バルブ22、22を切り替えて、シリンダー4の上下何れかの端部側に不活性ガスを送り、他方の端部側から不活性ガスを排出する。これにより、シリンダー4の上下両端の間に差圧を生じさせ、この差圧により、その内部の試料容器9をシリンダー4の長手方向、すなわち上下方向にスライドさせる。図2では1つのシリンダー4について示したが、他のシリンダー4にも同様にして配管される。従って、複数のシリンダー4では各々別々に試料容器9を上下動させることができる。これらのシリンダー4の数は3つに限らず、外筒3の径等に応じて任意の数を外筒3内に収納することができる。

0015

このような放射線照射試験用キャプセルは、外筒3、保護管31、33を縦にして原子炉等の内部に装架され、外筒3の先端のセンタリング部材1を原子炉の底面から突設した支持ピン(図示せず)に嵌合し、外筒3の下端側を原子炉内の所定の位置に支持する。また、保護管33を原子炉から引き出した状態で垂直に保持する。保護管33から引き出された加圧管や配線は、各々ガス供給源や電気機器に接続される

0016

この状態で原子炉を起動するときは、まずシリンダー4の下端側にガスを送り、その気圧を高くする一方で、シリンダー4の上端側のガスを排出し、その気圧を低くする。これにより、試料容器9をシリンダー4の中で上昇させ、放射線が照射されない放射線非照射領域に移動させ、その領域に保持しておく。試料容器9がシリンダー4の最上部にあるとき、図1及び図2二点鎖線で示すように、試料容器9の上端のピン10がシリンダー4の上端のソケット11の凹部に嵌合され、試料容器9が保持される。

0017

原子炉を起動した後、原子炉の出力が次第に上昇し、或る時間が経過した後出力が一定となり、定格運転状態となる。この状態で試料に放射線を照射するときは、シリンダー4の上端側にガスを送り、その気圧を高くする一方で、シリンダー4の下端側のガスを排出し、その気圧を低くする。これにより、試料容器9をシリンダー4の中で下降させ、放射線が照射される放射線照射領域に移動させる。そこで、試料容器9内の試料に放射線を照射する。試料容器9がシリンダー4の最下部にあるとき、図1及び図2実線で示すように、試料容器9の下端のピン5がシリンダー4の下端のソケット7の凹部に嵌合され、試料容器9が保持される。この状態から再び、試料への放射線の照射を停止するときは、シリンダー4の下端側にガスを送り、その気圧を高くする一方で、シリンダー4の上端側のガスを排出し、その気圧を低くする。これにより、試料容器9をシリンダー4の中で上昇させ、放射線が照射されない放射線非照射領域に移動させる。

0018

図5は、このときの原子炉の出力と試料に照射される放射線照射照度との関係を示すグラフの例である。一般的な原子炉の運転においては、運転の開始から原子炉の出力が次第に増大し、或る時間後に定格状態に達し、出力が一定となる。その後、運転の停止時には次第に出力が下降し、或る時間の経過後に出力が0となる。この場合、常時試料に放射線が照射されるキャプセルを用いた場合、試料容器9内の試料は原子炉の起動時及び停止時の過渡的な放射線の影響をも受ける。このため、試験結果から照射温度や照射放射線量等をパラメーターとした材料の照射劣化等の解析を効率よく行うことができない。

0019

一方、前述のようにして、原子炉の運転が定格状態に達した後、試料容器9を移動して試料を放射線に晒すと、図5に示すように、原子炉の定格運転時のみに試料容器9の内部の試料に放射線を照射することができる。すなわち、一定の照射条件でのみ試料に放射線を照射することができる。またその照射パターンも、試料容器9を上下することにより、図5に示すように、例えば間欠的に照射する等、任意に設定できる。

発明の効果

0020

以上説明した通り、本発明による放射線照射試験用キャプセルでは、原子炉の起動時及び停止時の過渡的な放射線の影響を受けず、所望の条件でのみ試料に放射線を照射できると共に、試料への放射線照射パターンを任意に設定することが可能となる。これにより、試験の目的に応じて所望の照射条件で、且つ様々なパターンで試料の放射線照射試験を行うことができ、照射温度や照射放射線量をパラメーターとした材料の照射劣化等の解析を効率よく行うことができるようになる。

図面の簡単な説明

0021

図1本発明による放射線照射試験用キャプセルの例を示す縦断側面図である。
図2同放射線照射試験用キャプセルのシリンダーへの加圧管の配管の例を示す配管図である。
図3図1のA−A線断面図である。
図4図1のB−B線断面図である。
図5原子炉の出力と試料に照射される放射線照射照度との関係を示すグラフの例である。
図5本発明による放射線照射試験用キャプセルの他の例を示す図3と同じ位置で断面した横断平面図である。

--

0022

1センタリング部材
3保護管
4シリンダー4
9試料容器
22切替バルブ
23加圧管
24 加圧管

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